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1、海洋平台锚泊定位系统,船舶工程学院陈明,海洋结构物设计原理讲义（10）,一、概述,1. 锚泊系统分类 （1）临时锚泊系统 CCS规定所有移动式钻井平台要求配备临时锚泊系统。与一般钢质海船一样，用舾装数来确定锚的数量和大小。 （2）定位锚泊系统 浮在水面上作业的钻井船和半潜式平台一般用锚泊定位系统，规范中不规定其形式，由设计方决定，但要满足规范中的对临时锚泊系统的要求，向下兼容。,一、概述,2. 动力定位系统 是浮式钻井船或半潜式平台依靠自身得动力，使其在风、浪、流等外力的作用下保持所要求的水平面内的位置的一种定位系统。 主要包括传感器、控制和推进器三个系统组成。 价格昂贵，一般仅在锚定位有困难
2、或深水区才采用动力定位系统。,一、概述,3. 锚泊系统的布置形式 （1）临时锚泊系统 一般设在平台的首部，系泊时将平台的首部拉住。这样不论风浪来自任何方向，平台的首部始终迎着波浪方向，而保持受力较小，活动范围较大。,一、概述,3. 锚泊系统的布置形式 （1）定位锚泊系统 海上风浪可能来自任何方向，因此需要将锚索拉向四面八方，即呈现辐射状，才能实现定位功能。 通常根据平台的形状布置，矩形平台8（4）根，三角型平台9（3）根，五角型为10（5）根。 为了提高定位能力在锚索上加预张力，每根锚索加上相同的预张力。 定位锚一般要对称布置。考虑到某个方向来流较大可以不均匀布置。,8锚均布,10锚均布,9锚
3、均布,30,30度60度对称,30,40,30度70度对称,90,45,45度90度对称(8锚或10锚),二、锚及锚索,1. 锚 锚的种类繁多，移动式平台使用转爪锚。 锚爪角,锚柄,锚杆（稳定杆）,锚爪,锚爪角 a,Lv,1720度合适 锚柄拉力：T 锚重力：P 锚爪面土壤阻力：F F与锚爪面法向夹角b与土壤摩擦力有关 锚能入土的条件是T、P、F三个力对点A的力矩MA0 锚爪角a的合适范围 a=3035(沙性土) a=50左右(软土) a2530（硬粘土）,b,a,拉力T的提升角度（与水平方向的夹角） 提升角0时爪力最大； Tmax与土壤、锚埋藏深度、锚爪有效面积与锚爪面的粗糙度因素有关； 使
4、提升角等于0，必须使锚索具有足够的长度。,2. 锚泊线 锚泊线是指锚链、锚索以及它们上面的各种块重和浮力器件的组合。 锚链：由链环组成，链环有无档链环和有档链环两种，同样链径的有档链环的强度比无档链环高20。 离岸作业锚泊系统大多使用2.54 inch直径的链环。 锚索：一般是使用钢丝索，它是由若干根钢丝先拧成股，再由股拧成索。股与索拧的方向相同叫做“顺绕”，否则叫做“交叉绕”。 钢丝索的中心有个纤维芯。芯是钢丝索的基础。负载时芯支持股保持在各自位置；芯中油脂可以润滑，减小钢丝间摩擦；使索容易弯曲。 索的优点：重量轻（是链的0.20.25） 索的缺点：容易擦伤，纽结、腐蚀疲劳，难接头，必须有卷
5、筒。 链的优点：耐摩、吸收的动载荷大 链的缺点：重量大,锚杆（稳定杆）,Lv,1720度合适 锚柄拉力：T 锚重力：P 锚爪面土壤阻力：F F与锚爪面法向夹角b与土壤摩擦力有关 锚能入土的条件是T、P、F三个力对点A的力矩MA0 锚爪角a的合适范围 a=3035(沙性土) a=50左右(软土) a2530（硬粘土）,b,a,拉力T的提升角度（与水平方向的夹角） 提升角0时爪力最大； Tmax与土壤、锚埋藏深度、锚爪有效面积与锚爪面的粗糙度因素有关； 使提升角等于0，必须使锚索具有足够的长度。,（1） 微元静力分析,（2）,（1）,（2） 微元静力微分方程,由上面两个式得到：,分析dT可知：,(
6、4),(3),(6),(5),(7),(8),(9),（2） 微元静力微分方程,（6）,（5）,（9）,（10）,由于,（8）,（7）,由（5）和（8）式得：,（3） 微元静力微分方程,在a、b两点间积分，T0和W为常量,类似方法积分得到：,（11）,（12）,（3） 微元静力微分方程,积分得到：,（13）,（6）,（5）,（3） 对单一锚泊线的方程整理,（10）,（11）,（12）,（13）,最低点的切线方向水平，此处张力T0悬垂线上任意点张力的水平分量相等：,S代表两端横向距离替代x，h代表水深替代y，并将Tb与 换成T和 得到如下方程组：,（3） 对单一锚泊线的方程整理,（14）,（15）,（16）,（17）,Wl,T0,x,y,S代表两端横向距离替代x，h代表水深替代y，并将Tb与 换成T和 得到如下方程组：,T0,T,二、临时系泊系统设计,计算舾装数,夏季载重线的型排水量；型宽；夏季载重线的干舷高度；侧面面积 查找规范中的锚泊设备表，得出锚的数量，重量和锚链直径和长度。,
